1、分散(整体式)开式太阳能热水系统(内置电辅热)
特点:集热板放置在屋面,集热水箱标高高于集热板。
设计应注意:
⑴用水点水压不平衡的问题;
⑵最高层用户热水水压小于0.05MPa的问题;
⑶太阳能集热水箱的进出水管可以用同一根管。
2、分散(整体式)、闭式太阳能热水系统
特点:集热板放置在屋面或阳台,热水箱标高可高于或低于集热板放置,可内置电辅热或外置燃气热水器辅热。
⑴热水箱的进水管和出水管应分开设置。
⑵当集热板放置在阳台时,集热板应有防止坠落伤人的安全措施;并需复核底层用户集热板的日照时数是否小于4小时(住宅的建筑间距系按日照不小于2小时确定)。
高层住宅常用的太阳能热水系统:
1、集中(集中集热、分散储热)闭式太阳能热水系统
特点:集热板放置在屋面,与户内的储热水箱间接换热。户内的储热水箱可内置电热水器,见图1。户内的储热水箱也可外置燃气热水器见图2。
⑴集热板与户内的储热水箱热交换的循环管应同程布置。
⑵循环水泵的用电单独计量,循环水泵的运行费用可与电梯的运行费用合并计算,太阳能热水系统不另行向用户收费。
2、集中(集中集热、集中储热)闭式太阳能热水系统
特点:集热板和储热水箱放置在屋面,储热水箱为闭式。户内设热水器辅热,见图3。
⑴储热水箱由高区冷水管供水;
⑵每户的冷水和热水进户管均设水表计量,集热循环水泵和热水系统回水泵的用电单独计量,其运行费用可与电梯的运行费用合并计算,太阳能热水系统不另行向用户收费。
⑶由于低区冷水和热水不同源,故低区应有解决用水点水压不平衡的措施(低区热水支管上设减压阀)。
3、分散(整体式)闭式太阳能热水系统
特点:集热板放置在阳台,热水箱标高可高于或低于集热板放置,可内置电辅热或外置燃气热水器辅热。
设计应注意:集热板应有防止坠落伤人的安全措施;并需复核底层用户集热板的日照时数是否小于4小时(住宅的建筑间距系按日照不小于2小时确定)。
公共建筑常用的太阳能热水系统:
1、集中开式太阳能热水系统
特点:集热板、集热、储热水箱放置在屋面,集热、储热水箱为开式。见图4。
设计应注意:热水变频增压泵的扬程应满足用水点冷热水水压平衡的要求。
2、集中闭式太阳能热水系统
特点:集热板、集热水箱放置在屋面,集热水箱为闭式。见图5。
设计应注意:热水系统的膨胀罐宜设在屋顶,可减少膨胀罐的容积。计算膨胀罐的容积时,系统水容积应包括闭式储热水箱的容积。
游泳池池水加热常用的太阳能热水系统:
特点:集热板放置在屋面,为间接加热。见图6。
1、按平时运行耗热量计算集热板数量。初次池水加热供热量不足部分,由辅助热源供给,以节省投资;
2、池水加热不能采用直接加热;
3、板式换热器宜采用通水侧水头损失不大2m的产品,且板式换热器的材质宜选用316L。
集中热水系统设计思路及案例介绍:
设计小时耗热量:
设计小时耗热量:热水供应系统中用水设备、器具最大时段内的小时耗热量。
-《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)2.1.87
全日热水供应系统与定时热水供应系统:
—《建筑给水排水设计规范》2.1.79A、2.1.79B
供热量与贮热量:
设计小时供热量:热水供应系统中加热设备最大时段内的小时产热量。—《建筑给水排水设计规范》2.1.87A
贮热量:由水加热器、贮热设备储存的热水折算出的热量。
折算方式:贮热量=贮热水体积×热水密度×温差×比热。采用容积式水加热器时,耗热量、供热量和贮热量之间的关系为:供热量=耗热量-贮热量/T。
贮热量的调节作用:
1)调节供热量与最大小时耗热量的差值(容积式加热器);
2)调节供热量与设计秒耗热量之间的差值(半容积式热水器);
3)当系统无贮热量时(即热式、半即热式):
热源应满足设计秒耗热量的需求;
有可靠灵敏的温度控制装置;
传热系数:
传热系数K:在特定工况(流速、流态、换热界面材质等)下,表面式水加热器单位面积上传递热量的能力。该数值反映水加热器的工作效率。
传热系数≠导热系数,材质一定条件下,导热系数是定值,传热系数是变值;实际换热器的传热系数要通过实验测定。
影响传热系数的因素:1/K=1/α1+δ/λ+1/α2
α1-热媒向换热管内壁的对流传热系数,正比于热媒流速的0.8次方;
α2-换热管外壁向被加热水的对流传热系数,正比于被加热水流速的0.8次方;
δ-换热管壁厚、锈蚀和水垢的总厚度;
λ-热管壁、锈蚀和水垢的导热系数;
提高传热系数K的措施:
1)增大热媒与被加热水的流速,增加湍流程度,从而提高对流传热系数;
2)选用合适的加热器材质,控制锈蚀、结垢的情况;
系统组件:
加热设备:
加热设备的分类:直接加热、间接加热
直接加热:热水炉、热水器、加热水箱……
间接加热:水-水、汽-水热交换器(容积式、半容积式、半即热式、即热式等)……
贮热设备:开式(水箱)、闭式(水罐);贮热、贮热+加热(容积式加热器)。
水加热器的选用要求:
热效率高,节材、节能、节地;
热水侧阻力小(规范建议小于0.01MPa),有利于冷热水压力平衡;可靠、安全、易检修。
贮热设备的选用要求:
有效贮热容积系数大,低温区、滞水区少;
温控系统可靠,出水温度稳定。
不同水加热器的构造特点:
U型管换热器及其发展:
其他形式的换热器:
常见水加热器性能对比:
板式换热器+储水罐的形式与导流型容积式水加热器的比较:
输水至加热器和用水点:
1)热水管道管材选用的要求:耐热耐腐蚀;
连接方便可靠;(机械连接、焊接、熔接、粘接)
符合饮用水卫生标准;
2)常用的管材
金属管:薄壁铜管、薄壁不锈钢管;(机械连接或焊接)
塑料管:PP-R,PB、PEX;(熔接)PVC-C(粘接)
复合管:衬塑钢管(内衬PP-R、PEX、PVC-C,机械连接)、铝塑复合管(内外覆PP-R、PEX,机械连接、熔接);
3)管道布置要求
冷热水管道水力同程,主要回水点回水管道水力同程;
合理设置活动支架、固定支架和伸缩节,避免温度变化产生的形变与压力破坏管道;(尤其是塑料管道)